Materiales Y Métodos de Reparación estructural

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Pontificia Universidad Católica de ChileFacultad de Ingeniería

Escuela de Construcción Civil

PATOLOGIAS EN OBRAS DE CONSTRUCCIÓN

UNIDAD 09

MATERIALES Y MÉTODOS DE REPARACIÓN ESTRUCTURAL

PATOLOGÍAS DE LAS ESTRUCTURAS Y

PROCEDIMIENTOS DE REPARACIÓN

ProcretRicardo Giani D




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PATOLOGÍAS•DERIVADAS DE AGENTES INTERNOS AL HORMIGÓN

•DERIVADAS DE AGENTES EXTERNOS

Agentes internos: Incorporados en el diseño o materialización del hormigón.

Agentes externos:

•Errores de diseño

•Defectos constructivos

•Patologías derivadas de ambientes de servicio




DEFECTOS CONSTRUCTIVOS




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Empalme insuficiente Grifado de armaduras




ERRORES DE DISEÑO




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Patologías ambientes de servicio

•Retracción hidráulica

•Retracción térmica

•Alteraciones por temperatura

•Erosión cavitación

•Sobrecargas

•Sismos

•Patologías por agentes químicos.




Armaduras a la vista

oxidación

Retracción

Rigidez




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Corte en muro




Falla pilar por pandeo en sismo




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Grieta por corte




Corte en muro Junta en sismo

Grieta dintel Muro albañilería cortado




7

Daños por sismo

colegios




REPARACIÓNES Y

REFUERZOS ESTRUCTURALES




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Determinar causas de los daños observados

Definir

Reparar

Reforzar

Reparary

Reforzar




InyecciónSistemas Epóxicos

Morteros cemento Lechadas cemento

Procedimientos de Reparación




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Mortero epóxicoHormigón epóxicoMorteros predosificadosHormigones especiales

•Hgón Preempacado•Hgón autonivalante

•Hgon autocompactado

Reemplazo




Refuerzos

•Anclajes e insertos.

•Platabandas

•Grapado•Recrecido

•Hgón proyectado•Hgón autonivelante •Hgón autocompactado.

•Inserto estructuras.•Hgón preempacado




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Sistemas epóxicosResina epóxica: Familia plásticos termo establesMas de 1 grupo epoxi por molécula (CH2 -CH) Formación de cadenas tridimensionales por polimerización a través de un agente de enlace.

Eteres glicéricosFenolftaleina + bifenol butano (A)

( (CH2 - CH)-R-(CH2-CH)

O O



CH3 CH3

CH2-CH-CH2-(O- O C O O-CH2-CH-CH2)N- O O C O -

O CH3 OH CH3

N=grado polimerización largo cadenas.

RESINA EPÓXICA.




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Diferencia de viscosidad




Endurecedores: Aminas, poliaminas, poliamidas....

•Unen dos moléculas de resina.

•Exceso o defecto endurecedor altera resultado

•Velocidad de reacción variable lenta o rápida.

Formulaciónepóxica

Resina +

Endurecedor +

Cargas y aditivos.




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FORMULACIÓN EPÓXICA•No produce residuo ( retracción 0 )

•Exotérmica 25 kc/mol epoxi (aminas)

•Mala conductividad térmica.

•Velocidad reacción según tipo endur.

•Aditivos flexibilizantes, diluyentes reactivos.

•Cargas inertes, cuarzo, arena, caolín...




•Alta adherecia a diversos substratos (con superficies limpias).•Resistencias mecánicas

•S. Epox puros Rc: 80 - 120 Mpa Rt: 50 -70 Mpa•S. Epox. Cargas: Rc: 40 -80 Mpa Rt: 30 - 60 Mpa

•M. elástico: 2000 a 25000 Mpa.•Dilatación Term: 4 - 5,8 x 10-5 m/m (espesor máximo 3-4 cm)•Viscosidad 80 - 15000 Mpas.

Propiedades físicas




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Precauciones de uso•Producto básico ( alergias).

•Uso guantes goma

•Antiparras.

•Pechera plástica

•Contacto con piel lavar agua limpia, ojos lavar con agua con gotas limón (ácido)




Procedimientos de reparación

InyecciónGravitacional (solo epox.)

Presión (epoxico, lechada, morteros)

Gravitacional




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Inyección presión:(Empresa especializada)

•Boquillas 1 a 1,5 veces espesor elemento. (distancia máxima 50 cm)

•Trascara boquillas registro

•Sello entre boquillas, masilla epóxica.

•Mezcla resina-endurecedor.(solo epox)

•Inyección a presión a través boquillas (40 a 100 psi)

•Sacar boquillas y sello.




Sistemas deinyección

•Aire comprimido

•Embolo o pistón

•Inyección en punta. (solo epóxico)

•Epóxico: grietas > 0,1mm Uso:Estructuras hormigón•Lechadas: grietas > 2 mm Usos : albañilería•Morteros : Oquedades, rellenos. (equipos con mezcla forzada)

OJO GRIETAS LIMPIAS




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VISCOSIDAD- PRESIÓN PARA DISTINTAS ABERTURAS DE GRIETAS

0102030405060708090

100

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

ABERTURA mm

PRES

IÓN

psi

650 Mpas

400 Mpas

80 Mpas




Inyección gravitacional




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Inyección pistola émbolo




Inyección epóxica losa y vigas




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Inyección nido




Inyección vigas y losas puente caído




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Inyección muroSello elástica encuentro

tuberías




Inyección estanque con lechada de cemento y acrílico acelerada




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Inyección lechadas:

•Cemento, arcillas expansivas ( caolín), fluidificante, agua.

•Cemento, talco cuarzo, expansor, 10 a 20% acrílico ( peso cemento).Estructuras albañilería masizas.

•Inyección similar epóxicos, >capacidad y provisto homogenizador que evite sedimentación




Control de calidad.

•Testigos cada 20 a 50 m.

Criterios aceptación o rechazo.

•Inyectado 80 -90% fisura visible

•Ensaye hendimiento. Rotura fuera de la zona inyectada.




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Control profundidad

inyección

Ensaye hendimiento

testigo inyección




REEMPLAZOMortero epóxico: Nidos pequeños, juntas de hormigonado, revestimientos armaduras.

•Resina/ áridos 1:3 hasta 1:6

•R. Compresión 45 a 80 Mpa.

•R. Tracción 25 a 50 Mpa.

•Trabajabilidad hasta 1:4




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Reparación de Nidos pequeños:

•Picar el nido encuadrándolo figura ángulos rectos, 1 a 2 cm hgón sano.

•Imprimar epóxico sin cargas.

•Rellenar compactando por impacto

•Mortero Epóx. 1:3 + 40% gravilla

•Mortero Epóx. 1:4 sin gravilla.




Reparación juntas hormigonado

•Picar en V, 1/2 espesor.

•Limpiar polvo.

•Imprimar epóx.

•Rellenar compactando.

Repetir trascara del elemento.




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Mortero epóxico fisurado

por retracción térmicaMortero epóxico

Gravilla pequeño




Rep. pavimento Apoyos vigas




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Hormigón epóxico




Recuperación revestimiento e inserto armaduras




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Recuperación revestimiento




REPARACIONES ESTRUCTURALES

MORTEROS PREDOSIFICADOSHORMIGONES ESPECIALES




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Morteros predosificados•Base conglomerantes hidráulicos

•Inertes arena seleccionada, áridos de cuarzo.

•Adiciones: Cal, Sílica fiume, acrílicos, cenizas volantes.

•Aditivos: Fluidificantes, expansores, acelerantes.




Propiedades morteros predosif.•R. Compresión: 25 a 70 Mpa.

•R. Tracción:3 a 8 Mpa.

•Adherencia: 5 a 15 kg/cm2

•Retracción: normal a mínima.

•Baja tendencia fisuración.




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•Resistencia: granulometría max.compas.,

áridos cuarzo, sílica fiume, reductores a/c.

•Adherencia: cal ( retentividad), acrílico ( puente).

•Fisuración: acrílico,cal,cuarzo.

Composición




Kr*Retracción > ƒt /Mp.Ancho fisuras Dist.entre fisuras

h•=τ

ctf2l

Rh : Tmax, % inertes, tipo áridos ( cuarzo), a/cƒt : Compasidad, a/c, adiciones( cal, sílice) tipo áridos y cemento, > ƒt >>MpAcrílico > ƒt <Mpτ : retentividad (cal, acrílico)Mp: Acrílico, % áridos y tipo, a/c.




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Reparación albañilerías:

Picar grieta, puente adherencia acrílico (10 a 15 kg/cm2 adherencia), relleno mortero predosificado ( tierra humeda compacatado)




REPARACIÓN MORTERO PREDOSIFICADO ANTEPECHO ALBAÑILERÍA




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Hormigones especiales.

Pte adherencia epóxico.

Hgón plástico autonivelante o autocompactante

Picado martillos livianos electro-neumáticos.

Nidos, juntas con nidos, hgón disgregado




Características•Retracción mínima ( matríz en contacto)

•Resistencia compresión 25 a 35 Mpa.

•Resistencia tracción baja 2 a 3 Mpa.

•Modulo de deformación alto > 30000 MPa




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MATRIZ DE GRAVAMalla ASTM % pasa

1 1/2” 95-100

1” 40-80

3/4” 20-45

1/2” 0-10

3/8” 0-2Preferencia rodado




Mortero inyecciónMalla ASTM % Pasa

8 100

16 95-100

30 55-80

50 30-55

100 10-30

200 0-10

Composición

•Cemento Portland

•Arena fina.

•Puzolana, humo sílice, cenizas volantes

•Aditivos: fluidificante, expansor, inc. aire.

•Agua




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Propiedades del mortero inyección







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Secuencia preempacado reparación pilar




PREEPACADO JUNTA

EN MUROEquipo preempacado




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Reemplazo pilares San Antonio Hospital




HORMIGON PROYECTADO

Hormigón Transportado pormanguera o tubería y lanzado

neumáticamente a alta velocidadsobre la superficie de colocación




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Mortero Proyectado(gunita)

cemento + arenaDn: 5 a 7 mm

Hormigón Proyectado(shotcrete)

cemento + arena +gravillaDn: 10 a 30 mm




MEZCLA SECA

MEZCLA HUMEDA




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EQUIPOS

Mezcla Seca: Sistema de Doble CámaraSistema de Cámara Simple

Mezcla Húmeda: Sistema de Flujo Diluído (aire)Sistema de Flujo Denso (bomba)




PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILEESCUELA DE CONSTRUCCION CIVIL

MEZCLA SECA: Cemento + Aridos

Pitón de SalidaMáquina LanzadoraBetonera

Cemento

Aridos Acelerante Agua

impulsiónneumática




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MEZCLA HUMEDA: Cemento + Aridos + Agua

Pitón de SalidaMáquina LanzadoraBetonera

Cemento

Aridos Acelerante

Agua impulsiónneumática

omecánica

Flujo DiluídoFlujo Denso




EQUIPOS AUXILIARES

Betonera o Planta Dosificadora y MezcladoraCompresor Estanque de AguaPlataformas de TrabajoEquipos de Transporte de HormigónPitón de Salida con anillo de Agua o AireDosificador de Aditivos Brazo Robot




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PERSONAL

CapatazPitoneroAyudante de PitoneroOperador de Máquina2 Operarios para Carguío y Dosificación de AditivoConductores Camión o Carro TransportadorOperadores y Operarios Planta de Hormigón




TOMANDO COMO REFERENCIA LAMEZCLA SECA

Menor Razón A/CMayor Velocidad de Proyección

Mayor Compacidad y Resistencia

Agua Regulada por el PitoneroMayor Rebote (%)

Mayor Formación de Polvo




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COMPOSICION DE LAS MEZCLAS

En general cementos rápidosDósis 300 a 500 kg/m3

Usualmente 350 - 400 kg/m3D O S IS D E C E M E N T O R E Q U E R ID A (M ezcla S eca)

R E S IS TE N C IA E S P E C IF IC AD AA 28 d ïas,

M P a

D O S IS D E C E M E N TOR E Q U E R ID A,

kg /m 3

20 300 - 380

25 320 - 400

30 350 - 450

35 > 400




ADITIVOS

Mezcla Seca: Productos en Polvo

Mezcla Húmeda: Productos Líquidos

AceleradoresPlastificantes

Superplastificantes




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ADICIONES

Fibras de Refuerzo: Polipropileno (0,9 - 1,8 kg/m3)Acero (45 - 75 kg/m3)

Adiciones en Polvo: Sílica Fume (10 - 20 % de cem.)




Propiedades•Baja a/c

•Compactación impacto

•Refuerzos fibras poliester o corchetes metálicos( retracción)

•Buena adherencia substratos hormigón.

•Resistencias compresión 25-35 Mpa.

•Buena impermeabilidad




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ÁRIDO TOTAL GRADO 1 -HORMIGÓN PROYECTADO

0102030405060708090

100

3/4

1/2

3/848163050100

ASTM Nº

% P

ASA

ASTM %PASA Nº 3/8 100 4 95-100 8 80-100 16 50-85 30 25-60 50 10-30100 2-10

Arido fino y combinado




ÁRIDO TOTAL GRDO 2 -HORMIGÓN PROYECTADO

0102030405060708090

100

3/4

1/2

3/848163050100

ASTM Nº

% P

ASA

BANDA ÁRIDO TOTAL HORMIGÓN PROYECTADO




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Aplicación por capas de 3 a 5 cm máx.Rechazo esperable:•Vía seca : 15-20% muros.

25-30% Sobre cabeza•Vía húmeda:10-15 % muros

20-25% sobre cabezaAplicaciones: Elementos de poco espesor, máximo 10 cm, y gran superficie, como revestimientos sobre armaduras, refuerzos,....




Rebote Según el Angulo de Proyección




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0,75 - 1,50

Pitonero y Distancia del Pitón a la Superficie




Estanque agua

Refuerzo base

con malla




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Control de calidad•Una muestra cada 20 a 30 m3 , mínimo 1 muestra por elemento o faena.

•Paneles confeccionados en obra de 0,8 x0,8 x 0,05 o 0,10 m

•Se sacan testigos

•Ensaye compresión




REFUERZOS ESTRUCTURASAnclajes:

•Perforación 0,6 a 0,8 cm > d anclaje•Profundidad: H= ƒa*d2

4*D* ƒtƒa= fluencia acero, d= diámetro anclaje.

D= diámetro perfor. ƒt= resist. hormigón

•Adhesivo: resina epóxica, resina polyester




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ANCLAJES CON CARTUCHOS POLYESTER

Procedimiento

•Perforar el hormigón con broca y taladro, diámetro 2 a 4 mm mayor diámetro cartucho

•Limpiar con aire comprimido

•Colocar cartucho en perforación

•Colocar barra anclaje por impacto.

Profundidad anclaje : 12 a 15 diámetro fierro o perno

Anclaje por roce y expansión




Procedimiento anclaje•Perforar longitud necesaria según diámetro < d > Transmisión esfuerzo.

•Limpiar perforación.

•Colocar adhesivo en perforación

•Colocar barra sin óxido suelto (arenado comercial).

•Cuidado no incorporar aire barra se introduce girando.




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Platabandas

•Armaduras exteriores, pletinas de acero ode carbono (solo tracción pura)

•Cálculo como armaduras tradicionales + 10% cuantía.

•Aumento h útil.




Procedimiento pletina metálicas•Eliminar capa carbonatada y lechada (1 a 3 cm)•Colocar mortero epóxico nivelación.(< a 5mm en 3 m irregularidad)•Perforar platabandas•Platabandas arenado metal blanco y proteger imprimación epóxica.•Colocar platabanda posición y perforar.•Colocar anclajes según rigidez ( cada 20 a 40 cm)




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•Al colocar eliminar brillo superficial.•Colocar masilla epóxica en superficie y platabanda (5 a 6 mm)•Instalar platabanda en posición.•Apretar con mano tuercas con golillas en pernos anclados.•Apretar pernos con llave torque en forma pareja.•Cordón masilla exceso uniforme a cada lado.

Colocación pletinas metálicas




Presión apriete platabandas metálicas 1 a 2 kg/cm2.Alternativa presión exterior sin perforar ni anclar pernos

Platabandas carbono: •Espesor 1 a 2 mm, ancho 5 a 10 cm.•No requiere arenado.•Sin anclajes ni perforaciones•Presión manual con rodillo.•Limitación tracción pura.




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47

Hospital Coquimbo

Refuerzos:

Pilares y vigas

con pletinas

adheridas con

masilla epóxica




GRAPADO•Refuerzo albañilerías grietas corte

•Unión pilares muros o vigas muros.

•Corte muros hormigón armado•Mortero epóxico

•Mortero predosificado

•Hormigón preempacado




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Grapado muros de

bloques mortero

epóxico

Grapado




Grapado murosMortero predosificado




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Procedimiento•Picar grieta en v hasta 1/2 espesor muro•Ranuras perpendiculares grieta cada 20 a 50 cm según material.(albañ. 40 a 50 cm)•Puente adherencia epóxico•Colocación 1º capa mortero.•Colocación armadura longitudinal y tranversal(espina pescado)•Relleno mortero




Grapado unión

Muro losa

central

Maitenes

mortero epóx.




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Recrecido de muros.Planta Coresa recrecido muro




Procedimiento:•Picado superficial 2 cm•Colocación anclajes

• verticales cada 50 cm• horizontales cada 50 cm a 1m

•Instalación malla.•Moldaje.•Puente adherencia epóxico.•Hormigón plástico o autocompactante.




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Inserción:

Pilar

preempacado

Pilar:

desmolde.




PUENTE PAPUDO




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¿Qué solución dar?Análisis causas:

Elección Procedimiento

•Costo

•Seguridad.

•Condiciones de la obra




RESTAURACIÓN RUINAS

CAPILLA TEMPLO VOTIVO

MAIPU




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RESUMENREPARACIONES•Inyección: grietas limpias sin movimiento. (Si esfuerzo subsiste fisura lateral.)•Reempazo: Grietas sucias, nidos, hormigón disgregado, fracturas.•Morteros epóxicos, predosificados, proyectado: reposición revestimientos• Insertos y platabandas:o misión armaduras empalmes insuficientes o mala colocación




REFUERZOSFalta armaduras, sección insuficiente

•Recrecido muros, pilares: Hormigones especiales, preempacado.

•Refuerzos armaduras: insertos platabandas.

•Fallas puntuales en unión o corte: grapado con epóxico, morteros predosif, preempacado

•Secciones > insuficientes: inserto muros de corte, pilares y vigas.




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Criterios de elección y solucionesTrabajo en equipo

Calculista+especialista




Education

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